Геологическая деятельность болот

Болота возникают  путем:

1)заторфовывания водоёмов, при этом торфяная залежь болота подстилается озёрными отложениями большей или меньшей мощности;

2)заболачивание  минеральных, чаще лесных почв, в этом случае торфяная залежь лежит на минеральном грунте.

Процесс заторфовывания водоёмов свойственно в основном в условиях умеренного климата, характерен для замкнутых водоёмов со стоячей и слабопроточной водой - озёр, речных заводей, стариц, морских мелководий и лагун. По мере формирования растительности и водных организмов (планктона и бентоса) в озёрах начинают накапливаться органогенные отложения в виде органического ила - сапропеля. Это однородная желеобразной консистенции масса, цвет которой может меняться от желтоватого, розово-серого до оливкового. В летнее время при усилении микробиологических процессов формируются слои сапропеля более тонкие и светлые, чем в другие сезоны. Сапропель образуется на дне водоёмов преимущественно из отмершей органической массы многочисленных микроскопических растений и животных, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Кроме того, материалом для сапропеля служат нанесенные течением остатки высших прибрежно-водных растений, пыльца деревьев и кустарников, экскременты и трупы водных животных. Водоем начинает мелеть, в нем появляются высшие растения: сначала погруженные (рдест, роголистник), затем кувшинки с плавающими листьями, а позже тростник, камыш, рогоз. Неполное разложение растительных остатков приводит к образованию торфа. От водоема остаются небольшие «окна» воды, затем и они зарастают. Постепенно водоем превращается в болото. Часто описанный процесс сопровождается образованием на поверхности водоема зыбкого ковра из корневищ растений («зыбун», «сплавина»). В таком случае зарастание водоема идет со всех сторон – со дна, с берегов, с поверхности. Сплавины образуются в наиболее защищённых от ветра частях водоёма (бухтах, заливах и др.).

Сплавина  разрастается от берега внутрь водоёма  и одновременно утолщается. Частично растительные остатки нижних слоёв сплавины опускаются на дно, где накапливаются в виде слоя бурого ила. Эти скопления постепенно повышают дно водоёма и способствуют его обмелению. Известен также и третий способ заторфовывания водоёмов - механическое заполнение. Сущность его заключается в том, что некоторые тундровые озёра и болотные озерки могут заполняться смытыми с берегов минеральными, торфяными, а в отдельных случаях и сапропелевыми отложениями. Когда отложения достигают поверхности озера, начинает развиваться растительность. Постепенно формируется надиловая сплавина, и на определённой стадии развития озеро превращается в болото, обычно низинное (тростниковое, рогозовое, осоковое или моховое).

Болота, особенно в северной части территории России, возникли большей частью в результате заболачивания минеральных почв. Об этом свидетельствуют древесные торфа в основании торфяной залежи большей части болот. Основная причина заболачивания суходолов состоит в перенасыщении верхних горизонтов почвы влагой, поэтому болотообразование отмечается в наиболее пониженных местах рельефа (подножья склонов, притеррасные понижения в поймах рек, неглубокие плоские понижения водоразделов, окраины существующих болот). Заболачивание суходолов может вызываться переувлажнением почвы аллювиальными (паводковыми), грунтовыми и атмосферными водами.

1. Аллювиальный тип заболачивания наблюдается в поймах рек. Благоприятные условия для него создаются в притеррасной, наиболее пониженной части поймы. Следует отметить, что в чистом виде аллювиальный тип заболачивания встречается крайне редко, он совмещается с грунтовым типом.

2. Грунтовый тип заболачивания встречается значительно чаще и выражен во всех природных зонах. Он связан с переувлажнением почвы грунтовыми водами. В зависимости от их состава различают напорное (жестководное, солигенное) и безнапорное (мягководное) заболачивание. Напорное заболачивание характерно для притеррасных частей пойм, приозёрных понижений, подножий склонов, глубоких сточных котловин водоразделов, оврагов.
3. Заболачивание атмосферного типа преобладает на севере и северо-западе нашей страны. Оно обусловлено перенасыщением верхних горизонтов почв водой атмосферных осадков. Поэтому заболачивание начинается в пониженных местах рельефа, где накапливается и застаивается дождевая и снеговая талая вода.

1.3 Строение, морфология  и гидрография торфяных болот

 

Сформировавшееся верховое торфяное болото обычно имеет многослойное строение, отражающее процесс постепенного накопления торфа и повышения поверхности болота (рис. 1, а). Каждый слой имеет специфический состав торфа, показывающий изменение видового состава растительности' на разных фазах развития болота.

Вся толща торфа в болоте называется торфяной залежью. В пределах торфяной залежи выделяют инертный и деятельный слои, уровень грунтовых вод (рис.1, б)

 

 

Рис. 1. Схема слоистого  строения торфяной залежи (а) и деятельного  и инертного

слоев (б) верхового болота:

1—минеральное дно; 2— сапропель; 3 — тростниковый торф; 4— хвощевый торф; 5—осоковый

торф; 6 —лесной торф; 7— гипновый торф; 8—сфагновый торф; 9— пушицево-сфагновый торф; 10— сфагновый торф с пнями сосны; 11 — поверхность болота; 12— уровень

грунтовых вод; 13— нижний горизонт деятельного слоя: 14— инертный слой

 

Инертный  слой лежит на минеральном дне и составляет основную толщу торфяной залежи. Он имеет очень слабый водообмен с вышерасположенными слоями торфа и с окружающими болота землями, отличается постоянным или малоизменяющимся содержанием воды в торфе. Инертный слой отличают также малая водопроницаемость, отсутствие доступа кислорода в поры торфа, отсутствие аэробных бактерий и микроорганизмов. Толщина инертного слоя изменяется от нуля у границ болота до максимальных глубин торфяных отложений (иногда до 18—20 м).

В пределах деятельного слоя (или активного), лежащего над инертным слоем, происходит некоторый влагообмен торфяной залежи с атмосферой и окружающими болото территориями, изменяется содержание влаги в торфе, происходят колебания уровня грунтовых вод. Деятельный слой отличают также повышенные водопроницаемость и водоотдача, периодическое поступление воздуха в поры торфа, освобождающиеся от воды при снижении уровня грунтовых вод, большое количество аэробных бактерий и микроорганизмов, способствующих разложению части отмирающего растительного покрова и превращению его в торф, наличие в верхней части живого растительного покрова. Нижний горизонт деятельного слоя приблизительно соответствует среднему многолетнему минимальному уровню болотных грунтовых вод.

Толщина деятельного  слоя — от 40 (мохово-травянистые  части болот) до 80—95 см (лесные низинные болота); она больше на повышенных и меньше на пониженных элементах рельефа болота.

Содержание воды в  инертном слое торфяной залежи, т. е. ниже уровня грунтовых вод, обычно весьма велико — от 91 до 97% (по объему). Выше уровня грунтовых вод в деятельном слое содержание воды существенно меньше. Во всей торфяной залежи содержание воды увеличивается или уменьшается в зависимости от повышения или понижения уровня грунтовых вод.

Поверхность болота, как  уже отмечалось, может быть вогнутая, плоская или выпуклая. Характерными элементами рельефа болота служат: положительные — гряды, кочки, бугры; отрицательные — мочажины, межкочечные и межбугровые понижения.

Гряды — это отдельные вытянутые в длину повышенные участки болота, отделенные друг от друга вытянутыми, сильно обводненными понижениями — мочажинами. Гряды и мочажины обычно вытянуты вдоль горизонталей и располагаются концентрически вокруг наиболее высоких точек болота. Бугры сложены торфом и обычно связаны с явлением морозного выпучивания в условиях лесотундры; высота бугров до нескольких метров. Кочки также состоят из торфа и связаны с неравномерным распределением растительного покрова и накопления торфа.

Болота имеют специфическую  гидрографическую сеть, включающую болотные водоемы, болотные водотоки и топи.

К болотным водоемам относятся болотные озера и озерки. Болотные озера — это относительно крупные водоемы (площадью до 10 км² и глубинами до 10 м), имеющие торфяные берега, иногда плавающие моховые сплавины. Озерки — водоемы меньших размеров; они обычно приурочены к местам перегибов поверхности болота и, как правило, располагаются большими группами, включающими десятки, а иногда и сотни озерков. Водоемы в болотах по своему происхождению бывают первичными, сохранившимися остатками тех водоемов, которые существовали еще до начала формирования болота, и вторичными, возникшими уже в процессе заболачивания суши или эволюции болота.

Болотные  водотоки (речки и ручьи) представлены как заторфованными и зарастающими первичными водотоками, существовавшими еще до образования болота, так и вторичными водотоками, сформировавшимися в процессе болотообразования. И те и другие водотоки способствуют дренажу болот. Течение воды во вторичных водотоках обычно очень медленное, а расходы воды в них небольшие. Своеобразные водные объекты болот — топи, т. е. сильно переувлажненные участки с разжиженной торфяной залежью. Здесь практически отсутствует деятельный слой, и уровень грунтовых вод стоит выше поверхности торфа.

 

1.4 Классификация типов  болот

 

Первые шаги в дифференциации болот были предприняты еще классиками болотоведения (Р.И. Аболин, 1914). Современные углубленные исследования не могут обойтись без четкой классификации разнообразных болотных образований и их структурирования на фации (микроландшафты), урочища (болотные массивы), болотные системы (макроландшафты) или районы. Число уровней подсистем, интегрируемое на каждой ступени иерархии, целесообразно выделять при изучении конкретных особенностей региона и масштаба исследований.

 

Объекты и уровни исследований в болотоведении (по В.В. Мазинг, 1974)

Уровень исследований	Масштаб на карте (плане)	Объекты исследования( в  болотоведении)	Единица типологической классификации
Ценотический	1 : 10 – 1 : 100	Болотный фитоценоз	Социация – ассоциация – группа ассоциаций
Микроструктурный	1 : 100 –  1 : 1000	Кочка, гряда, бугор, мочажина, озерко	Тип микрофлоры
Фациальный (топологический, ценокомплексный)	1 : 1000 –  1 : 10 000	Болотный участок (болотная фация, болотный микроландшафт)	Тип фации, тип болота ( в узком смысле; комплекс ассоциаций
Мезоструктурный	1 : 10 000 –  1 : 100 000	Болотный массив (болотное урочище,  болотный мезоландшафт)	Тип болотного массива, тип болота ( в широком смысле)
Ландшафтный	1 : 10 000 – 1 : 100 000	Болотная система (болотный макроландшафт)	Тип болотной системы
Региональный	1 : 100 000 – 1 000 000	Болотный район	Типология заменяется районированем

 

В настоящее время  существуют следующие классификации  болот:

1. Основанные на трофическом критерии, по которому болота подразделяются на евтрофные (низинные), мезотрофные (переходные) и олиготрофные (верховые).
2. По типу и строению торфяной залежи (торфоведческий подход).
3. По признакам растительности (совмещаются трофические и геоботанические принципы: болота моховые, травяные, лесные и т.д.).
4. По морфолого-динамическим признакам (геоморфологический подход).
5. По гидрологическим свойствам и источникам водно-минерального питания (гидролого-гидрогеологический подход). Различают болота атмосферного типа питания (омбротрофные, омброгенные, омброфильные), грунтового и поверхностно-склонового питания (реотрофные и минеротрофные), промежуточного типа питания (мезотрофные), а также смешанные, одной из разновидностей которых являются аапа-болота.

Реотрофные болота дифференцируются на топогенные (грунтового питания) и солигенные (грунтово-напорного питания).

6. Интегральные классификации: биогеоценологические и ландшафтно-генетические.

В Канаде применяют классификации, основанные на содержании макроэлементов в торфах с выделением болотных формаций:

1) трясинные (верховые и переходные с наименьшим количеством Р, К, Са, Мg;

2) феновые (низинные);

3) маршевые (травяные  — много Р, К, Мg);

4) топяные (много Са).

Существуют классификации  торфа, где в качестве классификационных  критериев выступают содержание волокна или содержание гидролизуемого гумуса в разбавленном растворе пирофосфата натрия (пирофосфатное число):

1) гумусовый мезисол  (абиетиново-болотный) — переходное  болото;

2) гумусовый мезисол (абиетиново-болотный) — горизонтальное болото;

3) гумусовый мезисол  (абиетиновый) — переходный тип от болота к топи;

4) типичный мезисол  (абиетиновый) — плоское болото;

5) типичный фибрисол (сфагновый)  — низинное болото;

6) землистый гумисол  (абиетиновый) — плоское болото;

7) гумусовый мезисол  (сфагновый) — верховое покровное  болото;

8) волокнистый мезисол  (сфагновый) — выпуклое болото;

9) мезический фибрисол (сфагновый) — низинное болото.

В США выделяют три  класса органического материала: фибрический, гемический (полуразложившийся) и сапрический (разложившийся). По принципу зональности выделяют болота: